CN106059873B - 从设备和用于控制从设备的方法 - Google Patents

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Abstract

本文公开了一种用于控制包括主设备和多个分组的从设备的系统中的从设备的方法。该方法包括：由主设备生成包含每个与相应分组对应的分组数据项的控制消息以将控制消息发送到特定分组；由在特定分组中包含的从设备将控制消息发送到下一分组；在发送控制消息之后由从设备从控制消息提取分组数据项；由从设备从分组数据提取数据/将数据写入到分组数据上；且在完成提取/写入之后由从设备将分组数据发送到主设备。

Description

从设备和用于控制从设备的方法
技术领域
本公开内容涉及从设备和用于控制从设备的方法。
背景技术
通常，在具有连接到其的许多设备的网络中，设备可以被分成主设备和从设备。主设备监视从设备的操作或者发送由从设备需要的指令或数据。一般地，当网络包括大量从设备时，主设备将控制消息发送到从设备中的每一个以控制它们。
图1是示出相关领域中的在主设备与从设备之间的数据发送方案的示意图。参考图1，主设备M生成与在网络中存在的从设备一样多的控制消息。之后，主设备M分别将所生成的控制消息发送到从设备S1到S4。从设备S1到S4在那里应用以根据需要从主设备M接收控制消息或者将输入数据发送到主设备M。
在这样做时，为了控制从设备S1到S4，主设备M必须生成与网络中的从设备S1到S4一样多的控制消息并分别将它们发送到从设备S1到S4。
然而，根据该方案，存在的问题在于数据业务量随着从设备的数量增加而增加并且继而控制消息的数量增加。结果，数据发送时间增加并且因此变得难以实时控制从设备。
为了克服这个问题，已经提出了使用EtherCAT通信的数据发送方案。
图2是示出相关领域中的使用EtherCAT通信的数据发送方案的示意图。参考图2，为了控制网络中的从设备S1到S4，主设备M将每个都具有固定大小的输出数据项S1_In、S2_In、S3_In和S4_In打包成单个控制消息以分别将其发送到从设备S1到S4。之后，主设备M将所生成的控制消息发送到从设备S1。
在图2中示出的EtherCAT通信体系架构中，从设备S1以直通方式(cut-throughmanner)将从主设备M接收到的控制消息发送到从设备S2，并且类似地从设备S2将接收到的控制消息发送到从设备S3，以此类推。直通方式是指一确定消息的目的地就发送接收到的消息以由此减少消息的空闲时间的技术。
首先，从设备S1从主设备M接收控制消息，并从与从设备S1相关联的控制消息的第一字段提取输入数据S1_In。随后，从设备S1将输出数据S1_Out写入到控制消息的第一字段中以将其发送到从设备S2。
在从从设备S1接收控制消息后，从设备S2从与从设备S2相关联的控制消息的第二字段提取输入数据S2_In。之后，从设备S2将输出数据S2_Out写入到控制消息的第二字段中以将其发送到从设备S3。
在从从设备S2接收控制消息后，从设备S3从与从设备S3相关联的控制消息的第三字段提取输入数据S3_In以将其应用到那里。之后，从设备S3将输出数据S3_Out写入到控制消息的第三字段中以将其发送到从设备S4。
在从从设备S3接收控制消息后，从设备S4从控制消息的与从设备S4相关联的第四字段提取输入数据S4_In以将其应用到那里。之后，从设备S4将输出数据S4_Out写入到控制消息的第四字段中以将其发送到主设备M。
主设备M可以分别基于在从从设备S4接收到的控制消息中包含的输出数据S1_Out、S2_Out、S3_Out和S4_Out来确定从设备S1到S4是否正常工作。
根据如以上参考图2描述的使用EtherCAT通信的数据发送方案，主设备M仅仅必须生成单个控制消息，无论从设备S1到S4的数量如何。因此，以上参考图1描述的方案的问题即数据业务量的增加可以得到解决。另外，根据如以上参考图2描述的使用EtherCAT通信的数据发送方案，数据发送时间可以经由硬件切换方式即直通方式得到减少。
遗憾的是，为了避免数据冲突，从设备S1到S4不能当控制消息在其之间被发送的同时发送其他控制消息。
另外，由主设备M生成的控制消息具有固定大小的字段，从设备S1到S4中的每一个的输入数据被存储在字段中，使得要发送的数据的大小受到限制。另外，针对包括大量从设备的网络，分配给从设备中的每一个的数据字段的大小减小。
另外，随着从设备的数量增加，控制消息的发送延迟线性地增加，使得变得难以实时控制从设备。
发明内容
本公开内容的一方面在于提供一种用于控制从设备的方法，在该方法中，从设备被分组，并且主设备发送包含分组数据项的控制消息，使得数据业务量可以甚至在从设备的数量增加时得到减少。
本公开内容的另一方面在于提供一种用于控制从设备的方法，在该方法中，分组中的从设备经由直通切换方式将从主设备发送的控制消息发送到下一设备，使得数据业务量可以得到减少。
本公开内容的又一方面在于提供一种用于控制从设备的方法，在该方法中，从从设备发送到主设备的数据的大小可以根据需要而改变。
应当注意，本公开内容的目的不限于上述目的，并且本公开内容的其他目的对于本领域技术人员而言将从下面的描述中变得显而易见。
根据本公开内容的一个方面，一种用于控制包括主设备和多个分组的从设备的系统中的从设备的方法包括：由主设备生成包含每个与相应分组对应的分组数据项的控制消息以将控制消息发送到特定分组；由在特定分组中包含的从设备将控制消息发送到下一分组；在发送控制消息之后由从设备从控制消息提取分组数据项；由从设备从分组数据提取数据/将数据写入到分组数据上；且在完成提取/写入之后由从设备将分组数据发送到主设备。
根据本公开内容的另一方面，一种包括主设备和多个分组的从设备的系统中的从设备包括：接收端口，其被配置为接收包含每个与相应分组对应的分组数据项的控制消息或分组数据项；发送端口，其被配置为将控制消息或分组数据项发送到另一设备；以及数据处理单元，其被配置为从控制消息提取分组数据项，从分组数据项提取输入数据，并且将输出数据写入到分组数据项上，其中，发送端口在数据处理单元从控制消息提取分组数据项之前将控制消息发送到下一分组。
上述特征和其他特征由具体实施方式和附图例证。
本公开内容的优点和特征以及实现其的方法将参考附图从本文中的下面的示范性实施例的描述变得显而易见。然而，本公开内容不限于本文公开的示范性实施例而是可以以各种不同方式来实施。提供示范性实施例以使本公开内容的公开彻底并且以将本公开内容的范围完全传达给本领域技术人员。要注意，本公开内容的范围仅仅由权利要求限定。在说明书中，类似的附图标记表示类似的元件。
根据本公开内容的示范性实施例，从设备被分组，并且主设备发送包含分组数据项的控制消息，使得数据业务量可以甚至在从设备的数量增加时得到减少。
根据本公开内容的另一示范性实施例，分组中的从设备经由直通切换方式将从主设备发送的控制消息发送到下一分组，使得数据业务量可以得到减少。
另外，根据本公开内容的示范性实施例，从从设备发送到主设备的数据的大小可以根据需要而改变。
附图说明
图1是示出相关领域中的在主设备与从设备之间的数据发送方案的示意图；
图2是示出相关领域中的使用EtherCAT通信的数据发送方案的示意图；
图3和4是示出根据本公开内容的示范性实施例的在主设备与从设备之间的数据发送方法的示意图；
图5是用于示出根据本公开内容的示范性实施例的从设备的配置的框图；以及
图6是示出根据本公开内容的示范性实施例的在主设备与从设备之间的数据发送方法的消息序列图。
具体实施方式
在下文中，将详细参考附图描述本公开内容的示范性实施例。
图3是示出根据本公开内容的示范性实施例的在主设备与从设备之间的数据发送方法的示意图。
参考图3,主设备M连接到存在于网络中的许多从设备200，并分别将在控制消息300中包含的输入数据项S1_In、S2_In、S3_In和S4_In发送到从设备S1到S4。另外，主设备M可以基于分别由从设备S4写入到控制消息中的输出数据项S1_Out、S2_Out、S3_Out和S4_Out来确定从设备S1到S4是否正常工作。
要注意，根据示范性实施例，从设备S1到S4被分组成多个分组G1和G2，如图3所示。在图3中，第一分组G1包括从设备S1和S2，并且第二分组G2包括从设备S3和S4。尽管为便于说明，在图3和图4中示出的示范性实施例中四个从设备被分组成两个分组，但是在其他示范性实施中不同数量的从设备可以被分组成不同数量的分组。例如，根据本公开内容的示范性实施例，六个从设备可以被分组成每个包括三个设备的两个分组，或者被分组成每个包括两个设备的三个分组。
因此，主设备M生成包括第一分组数据301和第二分组数据302的控制消息300。第一分组数据301包含要分别被发送到归属于第一分组G1的从设备S1和S2的输入数据项S1_In和S2_In。第二分组数据302包含要分别被发送到归属于第二分组G2的从设备S3和S4的输入数据项S3_In和S4_In。主设备M将第一分组数据301和第二分组数据302打包成控制消息300并将所生成的控制消息300发送到第一分组G1。
参考图4，第一分组G1的从设备S1从主设备M接收控制消息300。之后，从设备S1可以接收控制消息300，等待一定空闲时间，并将控制消息300发送到下一分组G2。也就是说，根据本公开内容的示范性实施例，在分组G1和G2接收到控制消息300之后，它们在从控制消息300提取分组数据301和302之前立即将控制消息300发送到下一分组，而非在执行数据处理(例如，提取输入数据或写入输出数据)之后将控制消息300发送到下一分组。
换言之，根据本公开内容的示范性实施例，分组一接收到控制消息300就将控制消息300发送到下一分组。之后，在完成了对控制消息300的发送之后，提取分组数据，提取输入数据项，并且写入输出数据项，下面将对其进行描述。因此，分组G1和G2花费较少时间来接收控制消息300，并且因此数据业务量的增加可以甚至在较多的从设备的情况下得到减少。
另一方面，根据本公开内容的另一示范性实施例，第一分组G1的从设备S1可以接收控制消息300，从控制消息300提取第一分组数据301并且将控制消息300立即发送到第二分组G2。
从设备S1可以从从控制消息300提取的第一分组数据301提取输入数据项S1_In。之后，从设备S1生成处于预定数据大小的输出数据项S1_Out以用于发送到主设备M并将其写入到第一分组数据301上。也就是说，根据本公开内容的示范性实施例，与相关领域中不同，输出数据项S1_Out的大小可以取决于预定大小而改变。之后，从设备S1发送第一分组数据301，其中输出数据S1_Out被写入到同一分组G1的从设备S2。
从设备S2从从设备S1接收第一分组数据301并从其提取输入数据项S2_In。之后，从设备S2生成处于预定数据大小的输出数据项S2_Out以用于发送到主设备M并将其写入到第一分组数据301上。之后，从设备S2将第一分组数据301的目的地地址设置为主设备M的地址并将第一分组数据301发送到主设备M。由从设备S2发送的第一分组数据301可以经由第二分组G2被发送到主设备M或可以直接被发送到主设备M。
另外，根据本公开内容的又一示范性实施例，第二分组G2的从设备S4可以接收控制消息300，从控制消息300提取第二分组数据302并且将控制消息300立即发送到第一分组G1。
从设备S4可以从从控制消息300提取的第二分组数据302提取输入数据项S4_In，并且之后可以生成处于预定数据大小的输出数据S4_Out以用于发送到主设备M并将其写入到第二分组数据302上。也就是说，根据本公开内容的示范性实施例，与相关领域中不同，输出数据S4_Out的大小可以取决于预定大小而改变。之后，从设备S4发送第二分组数据302，其中输出数据S4_Out被写入到同一分组G2的下一从设备S3。
从设备S3从从设备S4接收第二分组数据302以提取输入数据S3_In，并且之后，可以生成处于预定数据大小的输出数据S3_Out以用于发送到主设备M并将其写入到第二分组数据302上。之后，从设备S3将第二分组数据302的目的地地址设置为主设备M的地址并将第二分组数据302发送到主设备M。由从设备S3发送的第二分组数据302可以经由第一分组G1被发送到主设备M或可以直接被发送到主设备M。
控制消息300在第二分组中经历相同处理和发送。第二分组G2的从设备S3从经由第一分组G1发送的控制消息300提取第二分组数据302。
从设备S3可以从第二分组数据302提取输入数据项S3_In，并且生成处于预定数据大小的输出数据项S3_Out以将其写入到第二分组数据302上。之后，从设备S3发送第二分组数据302，其中输出数据S3_Out被写入到同一分组G2的从设备S4。
从设备S4从从从设备S3接收到的第二分组数据302提取输入数据项S4_In。之后，从设备S4生成处于预定数据大小的输出数据项S4_Out以用于发送到主设备M并将其写入到第二分组数据302上。之后，从设备S4将第二分组数据302的目的地地址设置为主设备M的地址并将第二分组数据302发送到主设备M。
主设备M可以基于写入到从分组G1和G2发送的分组数据301和分组数据302中的输出数据项S1_Out、S2_Out、S3_Out和S4_Out来确定从设备S1到S4是否正常工作。
如以上所描述的，根据本公开内容的示范性实施例，由从设备S1到S4对主设备M做出响应即写入输出数据项和发送分组数据的过程在分组的级别上被执行。因此，花费更少时间来发送数据并且能够以比其中从设备单独做出响应的相关领域中更快控制从设备。
图5是用于示出根据本公开内容的示范性实施例的从设备的配置的框图。
参考图5，从设备200包括接收端口210、发送端口220和数据处理单元230。
接收端口210接收与多个分组中的每一个对应的控制消息或分组数据。也就是说，接收端口210可以接收包含从主设备发送的分组数据的控制消息或者可以接收从同一分组中的另一从设备发送的分组数据。
发送端口220将控制消息或分组数据发送到另一设备。也就是说，发送端口220可以将从主设备或另一分组发送的控制消息发送到下一分组或者可以将分组数据发送到同一分组中的另一从设备。
根据本公开内容的示范性实施例，发送端口220可以在数据处理单元230从控制消息提取分组数据之前将控制消息发送到下一分组。根据本公开内容的另一示范性实施例，发送端口220可以在数据处理单元230从控制消息提取分组数据之后立即将控制消息发送到下一分组。
数据处理单元230从从接收端口210接收到的控制消息提取分组数据，从所提取的分组数据提取输入数据，并且将输出数据写入到控制消息上。输出数据的大小可以取决于预定数据大小而改变。
图6是示出根据本公开内容的示范性实施例的在主设备与从设备之间的数据发送方法的消息序列图。
参考图6，主设备M生成包含与多个分组中的每一个对应的分组数据的控制消息并将控制消息发送到多个分组之中的特定分组(步骤S610)。
归属于特定分组的从设备将控制消息发送到下一分组(步骤S620)。
在将控制消息发送到下一分组之后，在特定分组中包含的从设备从控制消息提取分组数据(步骤S630)。
随后，在特定分组中包含的从设备从分组数据提取数据/将数据写入到分组数据(步骤S640)。在步骤S640的示例中，在特定分组中包含的从设备可以在将输出数据写入到分组数据的同时从分组数据同时提取输入数据。输出数据的大小可以取决于预定数据大小而改变。
在特定分组中包含的从设备在完成提取和写入数据之后将分组数据发送到主设备M(步骤S650)。
主设备M基于在分组数据中包含的输出数据来确定在特定分组中包含的从设备是否正常工作(步骤S660)。
到目前为止，尽管已经描述了本公开内容的具体示范性实施例，但是可以在不脱离本公开内容的范围的情况下进行各种修改。因此，本公开内容的范围不应被理解为限于上述示范性实施例，而是仅仅由下面的权利要求以及其等价方案限定。
尽管已经参考示范性实施例和附图描述了本公开内容，但是本公开内容不限于上述示范性实施例，而是可以由本领域技术人员根据以上描述以各种方式进行修改和更改。因此，本公开内容的范围和精神应当仅仅由下面的权利要求限定，并且权利要求的等价要件和等价修改都应当被预期为落入本公开内容的范围和精神内。

Claims (4)

1.一种用于控制包括主设备和形成多个分组的从设备的系统中的从设备的方法，所述方法包括：
由所述主设备生成控制消息并将所述控制消息发送到特定分组中包含的从设备，所述控制消息包括与多个所述分组中的各分组相对应的分组数据；
由在所述特定分组中包含的从设备将所述控制消息发送到下一分组中包含的从设备；
在发送所述控制消息之后由包含在所述特定分组中的所述从设备从所述控制消息提取分组数据；
由包含在所述特定分组中的所述从设备从从所述控制消息中提取的所述分组数据中提取输入数据；
由包含在所述特定分组中的所述从设备将输出数据写入到从所述控制消息中提取的所述分组数据上；且
包含在所述特定分组中的所述从设备将完成提取所述输入数据和写入所述输出数据的所述分组数据发送到所述主设备，
所述从设备根据预定数据大小，将发送到所述主设备的输出数据的大小改变并输出。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括：
由所述主设备基于在从所述特定分组发送的所述分组数据中包含的所述输出数据来确定在所述特定分组中包含的所述从设备是否正常工作。
3.一种包括主设备和形成多个分组的从设备的系统中的从设备，所述从设备包括：
接收端口，其被配置为接收控制消息或分组数据，所述分组数据与多个所述分组中的各分组相对应，所述控制消息包括所述分组数据；
发送端口，其被配置为将所述控制消息或所述分组数据发送到另一从设备；以及
数据处理单元，其被配置为从所述控制消息提取所述分组数据，从所述分组数据提取输入数据，并且将输出数据写入到所述分组数据上，
其中，所述发送端口在所述数据处理单元从所述控制消息提取所述分组数据之前将所述控制消息发送到下一分组，
所述从设备根据预定数据大小，将发送到所述主设备的输出数据的大小改变并输出。
4.根据权利要求3所述的从设备，其中，所述主设备基于在从多个所述分组发送的所述分组数据中包含的所述输出数据来确定在多个所述分组中包含的所述从设备是否正常工作。
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